JP2004198196A

JP2004198196A - 残量検出システム及び残量演算装置並びに電流検出装置

Info

Publication number: JP2004198196A
Application number: JP2002365474A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Okubo; 健一大久保
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Also published as: TW200424544A; TWI235244B; WO2004055536A1

Abstract

【課題】電池残量を正確に算出することを阻害することなく、消費電力の低減化を図る。
【解決手段】スイッチ３０ｂは、制御信号ＳＴが機器本体１０２のスタンバイモードを示すとき、開動作する。これにより、電流検出回路３０への電源供給が停止され、電流検出回路３０が動作を停止する。残量演算マイコン３１は、電流検出回路３０が動作を停止したとき、電源ライン１６を流れる放電電流Ｉを算出によって取得することができないため、予め記憶しておいた推定電流データＩ’を電流値として用い、電池残量の算出を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、機器本体に対して電力を供給する電池の残量を検出する残量検出システム及びこれに用いられる残量演算装置、電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やデジタルカメラなどの持ち運びが自由な機器に対する電源としてバッテリが多く用いられている。このようなバッテリは、蓄電池であるため、１度の使用で許容される電池容量に限りがあり、残量が底を付く前に充電して補充しなければならない。このため、バッテリの電池残量をユーザーが常時確認し得る必要があり、機器に搭載される表示画面にバッテリの残量表示がなされる。このような表示を行うためのバッテリの残量検出として、従来より、バッテリに接続された電源ラインに流れる放電電流の電流量を検出し、この検出電流量からバッテリの残量を算出する手法が知られている（例えば、特開平４−３２３５８０号公報）。
【０００３】
図５は、従来の電池残量検出システムの一例の概略構成を示すブロック図である。バッテリパック１は、機器本体２に対して着脱可能に構成され、その内部に、電力の供給源である電池１１と、電池１１の残量を検出するための構成として電流検出用抵抗素子１２、電流検出回路１３及び残量演算マイコン１５と、を備える。
【０００４】
電流検出用抵抗素子１２は、電池１１が接続される電源ライン１６に挿入される微少抵抗であり、微少抵抗にかかる電圧Ｖが電流検出回路１３によって取り出される。電流検出回路１３は、取り出した電圧Ｖをデジタルデータに変換して電圧データＤ_(V)を出力する。この電圧データＤ_(V)の生成、即ち、端子間電圧Ｖの検出は、所定のサンプリング周期に従って一定期間毎に行われる。
【０００５】
残量演算マイコン１５は、電流検出回路１３から出力される電圧データＤ_(V)に基づいて電源ライン１６に流れる放電電流Ｉを算出する。そして、算出した電流値Ｉを用いて電池１１の電池残量を算出し、残量データＤ_(Q)を通信ライン１７へ出力する。
【０００６】
機器本体２は、例えば、携帯電話機やデジタルカメラなどであり、電池１１からの電力の供給を受けて動作する。制御マイコン２１は、機器本体２全体の動作を統括的に制御する制御回路であり、本体負荷２３や表示画面２２に対して動作制御用の制御信号などを供給する。制御マイコン２１は、電池残量検出システムに関連する役割として、残量演算マイコン１６から通信ライン１７を介して転送される残量データＤ_(Q)を受け取り、電池１１の残量を表示画面２２に表示する。
【０００７】
本体負荷２３は、携帯電話機やデジタルカメラなどの本来の機能を担う回路やその周辺回路である。こういった本体負荷２３のなかには、消費電力の低減化を目的として、スタンバイモードと称される動作モードが設定されるものがある。このスタンバイモードとは、本体負荷２３の駆動が要求されていないとき（例えば、本体負荷２３がデジタルカメラの機能を担うものであった場合、撮像が全く行われない期間）にあっては、本体負荷２３に対する電源供給を遮断することによって、消費電力を極力抑制するものである。このような本体負荷２３では、制御マイコン２１から制御信号ＳＴによってスタンバイモードの指示を受けると、内部のレギュレータや昇圧回路などの電源回路の動作を停止させ、スタンバイ状態（待機状態）に移行する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−３２３５８０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような電池残量検出システムでは、本体負荷２３が待機状態に移行して消費電力を抑制している期間であっても、電流検出回路１３及び残量演算マイコン１５が残量算出のために動作しているため、これらの回路によって、電力が消費されてしまう。特に、電流検出回路１３には、取り出した端子間電圧Ｖを増幅するためのアンプや、電圧Ｖをデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換器が含まれ、これらの動作に伴う電流消費が比較的大きいため、無視できないものとなっている。
【００１０】
これを改善するための１つの方法として、電源ライン１６を流れる放電電流Ｉを所定のしきい値と比較する構成を追加し、しきい値を下回る電流が一定時間以上継続的に検出されたときに、電流検出頻度を低下させて電流検出回路１３による電流消費量を抑制するものがある。しかしながら、この構成にあっては、本体負荷２３が待機状態から駆動状態へ復帰するタイミングに対して、電流検出回路１３が電流検出の頻度を変更させるタイミングに遅れが生じるといった不具合がある。即ち、電流検出頻度が低い状態から通常の状態へ復帰する期間にあっては、本体負荷２３側が既に動作を開始して電源ライン１６を流れる放電電流Ｉが変動しているにも拘わらず、電流検出回路１３が電流検出頻度の低い状態を維持しているために検出の遅れが生じ、この遅れが残量算出の誤差の要因となる。
【００１１】
そこで、本願発明は、電池残量を正確に算出することを阻害することなく、消費電力を低減することのできる残量検出システム及び残量演算装置並びに電流検出装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上述の課題に鑑みて成されたものであり、その特徴とするところは、機器本体に対して電力を供給する電池の残量を検出する残量検出システムにおいて、前記電池に繋がる電源ラインに挿入された電流検出用抵抗素子の端子間電圧を取り出して検出データに変換する電流検出装置と、前記検出データに基づいて前記電源ラインに流れる放電電流を算出し、この電流値に基づいて前記電池の残量を算出する演算装置と、を備え、前記電流検出装置は、前記機器本体の動作状態に応答して、前記機器本体が待機状態となったときに動作を停止し、前記演算装置は、前記機器本体の待機状態での消費電流に対応した推定電流データを予め記憶し、前記機器本体が待機状態のとき、前記検出データに代えて前記推定電流データから前記残量を算出することにある。
【００１３】
また、電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量に対応した検出データを受けて、前記電池の残量を算出する残量演算装置において、前記電池の電力供給を受けて動作する機器本体が駆動状態のとき、前記検出データに基づいて前記電池の残量を算出し、前記機器本体の待機状態での消費電流に対応した推定電流データを予め記憶し、前記機器本体が待機状態のとき、前記検出データに代えて前記推定電流データから前記残量を算出することを特徴とする。
【００１４】
更に、電池の残量を算出する残量演算装置に対して、前記電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量に対応した検出データを供給する電流検出装置において、前記検出データを生成する検出部と、前記検出部及び前記電源ラインの間に接続され、前記電池の電力供給を受けて動作する機器本体の動作状態に応答して開閉するスイッチ素子と、を備え、前記機器本体が待機状態のとき、前記スイッチ素子が開動作し、前記検出部に対する電力供給を遮断することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。尚、この図において、先の図５と同一の部分については、同じ符号が付してある。
【００１６】
バッテリパック１０１は、機器本体１０２に対して着脱可能に構成され、その内部に、電力の供給源である電池１１と、電池１１の電池残量を検出するための構成として電流検出用抵抗素子１２、電流検出回路３０及び残量演算マイコン３１と、を備える。
【００１７】
電流検出用抵抗素子１２は、電池１１が接続される電源ライン１６に挿入される微少抵抗であり、微少抵抗にかかる電圧Ｖが電流検出回路３０によって取り出される。
【００１８】
電流検出回路３０は、検出部３０ａ及びスイッチ３０ｂを備える。検出部３０ａは、先の図５に示した電流検出回路１３と同一構成を有し、取り出した電圧Ｖをデジタルデータに変換して検出データとしての電圧データＤ_(V)を生成する。スイッチ３０ｂは、電源ライン１６及び検出部３０ａの間に接続され、スタンバイモードを指示する制御信号ＳＴに応答して開閉動作する。尚、図１においては、便宜上、電流検出回路３０がスイッチ３０ｂを介して電源ライン１６に直接接続されているが、実際には、電源ライン１６との間にレギュレータを介在させるのが好ましい。これは、電池１１の出力電圧が不安定なためであり、後述する残量演算マイコン３１や制御マイコン３２においても、便宜上、図示を省略してあるが、レギュレータを介して電源ライン１６と接続されるのが良い。
【００１９】
残量演算マイコン３１は、電流検出回路３０に接続され、電流検出回路３０から電圧データＤ_(V)を受けて放電電流Ｉを算出し、算出した放電電流Ｉに基づいて電池残量を算出する。
【００２０】
機器本体１０２は、例えば、携帯電話機やデジタルカメラなどであり、電池１１からの電力の供給を受けて動作する。機器本体１０２は、制御マイコン３２、表示画面２２及び本体負荷２３を備える。
【００２１】
制御マイコン３２は、機器本体１０２全体の動作を統括的に制御する制御回路であり、制御信号ＳＴを本体負荷２３や表示画面２２へ供給すると共に、コントロールライン３３を介してバッテリパック１０１へ供給する。また、制御マイコン３２は、通信ライン１７に接続され、残量演算マイコン３１から転送される残量データＤ_(Q)を受け取り、電池１１の電池残量を表示画面２２に表示する。
【００２２】
本体負荷２３は、携帯電話機やデジタルカメラなどの本来の機能を担う回路やその周辺回路である。この本体負荷２３は、先の図５と同一のものであり、制御信号ＳＴに応答して駆動状態、待機状態が切り替わる。
【００２３】
図２は、図１の動作を説明するフローチャートである。尚、この図において、ステップＳ１〜ステップＳ５ａ、Ｓ５ｂまでがバッテリパック１０１側の処理であり、ステップＳ６の処理が機器本体１０２側の処理である。
【００２４】
ステップＳ１では、制御信号ＳＴがスタンバイモードを示すとき、即ち、駆動状態から待機状態への移行、或いは、待機状態の継続を示すとき、続く処理がステップＳ２ａに移行され、逆に、制御信号ＳＴがスタンバイモードを示さないとき、処理がステップＳ２ｂに移行される。以降の説明では、スタンバイモードを示すときの動作を先に説明し、その後、スタンバイモードを示さないときの動作を説明する。
【００２５】
制御信号ＳＴがスタンバイモードを示すステップＳ２ａでは、制御信号ＳＴに応答してスイッチ３０ｂが開動作し、検出部３０ａに対する電力供給が遮断される。ステップＳ３ａでは、電力の供給停止に伴って、検出部３０ａの動作が完全に停止される。
【００２６】
ステップＳ４ａでは、電流検出回路３０からの電圧データＤ_(V)の出力が停止され、電源ライン１６を流れる放電電流Ｉを算出によって取得することができないため、電圧データＤ_(V)の出力停止をトリガとして動作が切り替えられ、予め残量演算マイコン３１に記憶しておいた推定電流データＩ’が電流値として用いられる。即ち、本体負荷２３が待機状態にあるときには、電源ライン１６に流れる放電電流（消費電流）が、ほぼ一定値となるので、この値を推定電流データＩ’として残量演算マイコン３２に予め記憶しておき、電流検出回路３０が動作を停止したときには、記憶しておいた推定電流データＩ’を待機状態時における放電電流Ｉとして用いるようにしている。
【００２７】
ステップＳ５ａでは、推定電流データＩ’を用いて電池残量の演算が行われ、残量データＤ’_(Q)の算出が行われる。ここで、電池残量の算出について、簡単に説明すると、例えば、電流検出回路３０から電圧データＤ（Ｖ）が送信されてくる時間間隔をΔｔ、ｎ回目の電流検出によって送信される電圧データをＤ（Ｖｎ）、電流値をＩ（ｎ）とすると、ｎ回目の電流検出からｎ＋１回目の電流検出までのΔｔ間に放電された電流積算量は、Ｉ（ｎ）・Δｔとなる。そして、この放電電流積算量Ｉ（ｎ）・Δｔを、予め電池１１の充電時に計測、積算しておいた電池残量から減算していくことにより、電池１１の残量を算出する。これらのようなステップを踏むことにより、電池１１の電池残量の算出を行う。したがって、このステップＳ５ａでは、積算電流値がＩ’・Δｔとなり、このＩ’・Δｔを、電池１１の充電時に計測、積算しておいた電池残量から減算していくことによって電池残量が算出される。尚、機器本体１０２が待機状態になったときに電源ライン１６に流れる放電電流は、時間経過に伴って変動するが、この変動分は、極微量なため、一定値である推定電流データＩ’が残量演算に用いられたとしても、実質的に問題となることはない。
【００２８】
そして、ステップＳ６では、制御マイコン３２が残量データＤ_(Q)を受け取り、表示画面２２に電池残量が表示される。
【００２９】
次に、制御信号ＳＴがスタンバイモードを示さないときの動作を説明する。制御信号ＳＴがスタンバイモードを示さないときは、ステップＳ２ｂにおいて、スイッチ３０ｂが閉動作する。これにより、電流検出回路３０へ電力の供給が行われる。以後の処理は、従来構成と同様であり、ステップＳ３ｂで電圧データＤ_(V)が出力され、ステップＳ４ｂ〜ステップＳ５ｂで残量データＤ_(Q)が算出され、ステップＳ６で電池残量が表示画面２２に表示される。
【００３０】
以上の実施形態によれば、機器本体１０２側が待機状態にあるとき、電流検出回路３０の動作を停止するため、電流検出回路３０によって電流消費がなされるのを防止することができる。そして、電流検出回路３０の動作が停止し、電圧データＤ_(V)が出力されなくなった場合には、残量演算マイコン３２に記憶された推定電流データＩ’を用いて電池残量の演算を行うため、電池残量検出の処理が滞ることがない。したがって、電池残量の算出処理に何ら不具合を与えることなく、消費電流の削減を図ることができる。また、スタンバイモードを示す制御信号ＳＴに応答して電流検出回路３０の動作を切り替えるため、機器本体１０２の待機状態から駆動状態への復帰に対して、即座に電流検出回路３０を起動することができる。このため、待機状態から駆動状態への復帰に伴う電流検出の遅れが生じることがなく、放電電流を正確に検出することができる。
【００３１】
図３は、本願発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。尚、この図において、先の図１と同一の構成については、同じ符号が付してある。この第２実施形態において、先の第１実施形態と異なる点は、残量演算マイコン４１が制御マイコン３２から制御信ＳＴを受けるように構成される点にある。
【００３２】
残量演算マイコン４１は、通信ライン１７を介して制御マイコン３２から制御信号ＳＴを受け取り、その制御信号ＳＴの指示に従って選択信号ＳＥＬを生成してスイッチ３０ｂに供給する。即ち、本体負荷２３が待機状態に移行することが制御信号ＳＴによって残量演算マイコン４１に伝達されると、残量演算マイコン４１が推定電流データＩ’を用いて残量算出を行うように動作を切り替えると共に、スイッチ３０ｂを閉じるように選択信号ＳＥＬを生成する。この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ながら、バッテリパック２０１及び機器本体２０２の両機器に配置されるコントロールライン用の入出力端子が不要となり、端子数を削減することができる。
【００３３】
図４は、本願発明の第３実施形態の構成を示すブロック図である。この第３実施形態において、先の第１実施形態や第２実施形態と異なる点は、電流検出回路３０を機器本体３０２側に取り込んだ点にある。この場合、電流検出回路３０は、機器本体３０２内で制御マイコン３２からの制御信号ＳＴを受け取ることができる。したがって、バッテリパック３０１側及び機器本体３０２側にコントロールライン用の入出力端子が不要となると共に、バッテリパック３０１側には残量演算マイコン３１だけが搭載されることになるため、バッテリパック３０１へ搭載する装置やバッテリパック３０１全体の小型化を図ることができる。
【００３４】
以上図１乃至図４を参照しつつ本願発明の実施形態を説明した。本実施形態においては、推定電流データＩ’として、機器本体が待機状態に対応する消費電流を記憶したが、これに限られるものではない。例えば、電池残量の算出が、電源ライン１６に流れる放電電流と電池１１の出力電圧を積算した消費電力量を用いて行われる場合、予め記憶する推定データとして、機器本体の待機状態に対応する消費電力量を記憶しておいても良い。そして、残量演算マイコン３１は、電流検出回路３０が動作を停止したとき、記憶している推定電力データを用いて電池残量を求めるようにすれば良い。
【００３５】
また、本実施形態においては、推定電流データＩ’を単一のものとして例示しているが、これに限られるものではない。例えば、本体負荷２３が１つの機器本体中に複数存在する場合、各負荷の待機状態にそれぞれ対応するように推定電流データＩ’を複数準備しても良い。この場合、駆動状態にある負荷と待機状態にある負荷との組み合わせに応じて、複数の推定電流データＩ’の中から適したものを選択的に採用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本願発明によれば、電池残量の算出に不具合を与えることなく、消費電力の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本願発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】本願発明の第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の電池残量検出システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１：バッテリパック、２、１０２、２０２、３０２：機器本体、１１：電池、１２：電流検出用抵素子、１３、３０：電流検出回路、１５、３１、４１：残量演算マイコン、１６：電源ライン、１７：通信ライン、２１、３２：制御マイコン、２２：表示画面、２３：本体負荷、３３：コントロールライン、３０ａ：検出部、３０ｂ：スイッチ

Claims

機器本体に対して電力を供給する電池の残量を検出する残量検出システムにおいて、
前記電池に繋がる電源ラインに挿入された電流検出用抵抗素子の端子間電圧を取り出して検出データに変換する電流検出装置と、
前記検出データに基づいて前記電源ラインに流れる放電電流を算出し、この電流値に基づいて前記電池の残量を算出する演算装置と、を備え、
前記電流検出装置は、前記機器本体の動作状態に応答して、前記機器本体が待機状態となったときに動作を停止し、
前記演算装置は、前記機器本体の待機状態での消費電流に対応した推定電流データを予め記憶し、前記機器本体が待機状態のとき、前記検出データに代えて前記推定電流データから前記残量を算出することを特徴とする残量検出システム。
請求項１に記載の残量検出システムにおいて、
前記演算装置は、前記電流検出装置の動作停止に応答して、前記検出データに代えて前記推定電流データから前記残量を算出するように動作を切り替えることを特徴とする残量検出システム。
請求項１に記載の残量検出システムにおいて、
前記演算装置は、前記機器本体が待機状態へ移行するのに応答して、前記検出データに代えて前記推定電流データから前記残量を算出するように動作を切り替えると共に、前記電流検出装置に対して動作停止の指示を与えることを特徴とする残量検出システム。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の残量検出システムにおいて、
前記電池が前記機器本体に対して着脱可能なバッテリパックに搭載され、
前記電流検出装置及び前記演算装置は、前記バッテリパックに搭載されることを特徴とする残量検出システム。
請求項１又は請求項２に記載の電池残量検出システムにおいて、
前記電池が機器本体に対して着脱可能なバッテリパックに搭載され、
前記演算装置は、前記バッテリパックに搭載され、
前記電流検出装置は、前記機器本体に搭載されることを特徴とする残量検出システム。
電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量に対応した検出データを受けて、前記電池の残量を算出する残量演算装置において、
前記電池の電力供給を受けて動作する機器本体が駆動状態のとき、前記検出データに基づいて前記電池の残量を算出し、
前記機器本体の待機状態での消費電流に対応した推定電流データを予め記憶し、前記機器本体が待機状態のとき、前記検出データに代えて前記推定電流データから前記残量を算出することを特徴とする残量演算装置。
電池の残量を算出する残量演算装置に対して、前記電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量に対応した検出データを供給する電流検出装置において、
前記検出データを生成する検出部と、
前記検出部及び前記電源ラインの間に接続され、前記電池の電力供給を受けて動作する機器本体の動作状態に応答して開閉するスイッチ素子と、を備え、
前記機器本体が待機状態のとき、前記スイッチ素子が開動作し、前記検出部に対する電力供給を遮断することを特徴とする電流検出装置。